通過反射太陽光為建築物降溫的彩色塗料可能成為空調的替代品

2020-12-18 科技報告與資訊

一種旨在通過反射太陽光來冷卻建築物的雙層彩色塗料的新形式可能會成為空調的環保替代品。美國材料科學家說,他們的彩色多層油漆陣列可以將噴砂的表面急劇冷卻至28F(15.6C)。它們由吸收光以實現所需色調的頂層和反射近至短紅外波長以抵抗加熱的多孔底層組成。

黑色,藍色,紅色和黃色的多孔塗料可以覆蓋建築物,車輛和數據中心,並取代高能耗的空調。

數據中心伺服器必須保持在涼爽的環境中,以抵消它們所產生的熱量。 這種新的塗料系列可以提供一種環保的方式來降低保持其連續運行所需的功率。

紐約哥倫比亞大學的研究負責人Yijun Chen博士說:「塗層的雙層設計大大優於商用單層設計,它展示了一種實用且有效的解決方案,以綠色節能的方式冷卻物體。這些性能表明,塗料設計可以以簡單、廉價和可擴展的方式實現色彩和有效的輻射冷卻。」

以前,科學家一直在尋找反射太陽光以促進冷卻的表面,但這種設計通常是白色的,會產生有害的視網膜反光。為了克服這一問題,Chen博士及其同事開發了一種由500微米厚(即半毫米)的塗層形成的塗料。這種超薄層包含相互連接的微孔和納米孔,它們反射紅外光(一種傳遞熱量的電磁波)。

吸收光的塗層的頂層包含著色劑和TiO2或二氧化鈦,已經用於增加商業塗層的不透明性。他們將不同的顏色與傳統的單層塗層進行了比較,發現新技術為每種顏色產生了更高的反射率值。

Chen博士說:「頂層吸收適當的可見波長以顯示特定的顏色,而底層則使近至短波長紅外光的反射最大化,以減少太陽輻射。因此,與相同顏色的商用單層塗層相比,該雙層具有更高的反射率,並且在強烈的陽光下可保持冷卻3至15.6攝氏度。」

科學家還通過調節頂層的厚度來實現相同顏色的不同陰影。藍色的薄薄頂層產生了發白的藍色,而較厚的頂層顯得更暗。研究人員還對這項技術進行了測試,以確保該技術在極端高溫下仍能正常運行。

他們將塗層放置在室外或烤箱中,在華氏140度(攝氏60度)下放置30天,發現塗層仍能反射幾乎和較低溫度下一樣的光。該塗料尚未上市,已在《 Science Advances》中進一步詳細介紹。 論文標題為《Colored and paintable bilayer coatings with high solar-infrared reflectance for efficient cooling》。

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